Biopace

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Biopace-Kettenblätter
Shimano-Exage-500-Kurbel mit Biopace-Kettenblättern

Biopace war eine von 1983 bis 1993 eingetragene Marke der japanischen Firma Shimano und bezeichnete Kettenblätter für Fahrräder mit Kettenschaltung, die nicht kreisrund, sondern oval sind.

Prinzip[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Mit der unrunden Form des Kettenblattes sollte berücksichtigt werden, dass die Krafteinleitung über die Tretkurbel über eine Umdrehung des Kettenblattes gesehen periodisch erfolgt. Den Verlauf der Krafteinleitung an der Tretkurbel bezeichnet man als Tretzyklus. Die maximale Kraft wird im vorderen Quadranten des Trittkreises eingeleitet. Messdaten belegen, dass die maximale vortriebswirksame Kraft tatsächlich vor der 3 Uhr-Stellung und nach vorne-unten gerichtet aufgebracht wird, und dass dies aus physikalischen Gründen sinnvoll ist. Umgekehrt wird vom Fahrer nur ein vergleichsweise kleines Moment auf die Tretlagerwelle aufgebracht, wenn sie sich in der senkrechten Stellung, also im oberen bzw. unteren Totpunkt (OT bzw. UT), befindet.[1]

Bei Biopace wirkt in der 3-Uhr-Position ein verkleinerter Teilkreisdurchmesser, sodass man mit einem Gang mit kleinerer Übersetzung fährt.

Die Form eines Biopace-Kettenblattes entspricht annähernd einer Ellipse, wobei im montierten Zustand die größere der beiden Hauptachsen in etwa in Richtung der Tretkurbel liegt. Shimano selbst bezeichnete die Form als „punktsymmetrische eiförmige Krümmung“.

Die unrunden Kettenblätter wurden jahrelang an zahlreichen Neurädern und auch einzeln bzw. mit Kurbeln angeboten, konnten sich jedoch letztlich nicht durchsetzen. Sie wurden Anfang der 90er Jahre von Shimano aus dem Programm genommen.

Versionen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Laufe der Jahre gab es verschiedene Versionen von Biopace-Kettenblättern. Alle wurden – je nach Qualitätsstufe des Kurbelsatzes – aus Stahl (mattchrom oder schwarz) oder Aluminiumlegierung (ungefärbt, später auch grau, braun, silber und schwarz) gefertigt.

  • Biopace: „original“ Biopace, erste Generation
  • Biopace II: zweite Generation, wurde etwas „runder“ konzipiert, nachdem von Radrennprofis und Enthusiasten schlechte Effizienz bei hohen Trittfrequenzen bemängelt wurde („Hüpfen am Sitz“)
  • Biopace HP (High Performance): Form noch etwas runder als Biopace II
  • Biopace SG (Super Glide): wurde für schmalere Ketten entwickelt, außerdem gab es Änderungen an den Kettenblättern zugunsten leichtgängigeren Schaltens (2 Rampen am großen Ring sowie modifizierte Zähne auf den kleineren Kettenblättern)

Shimano empfahl damals, für optimales Schalten die Kombination 44-50T sowie 38-48T von mittlerem und äußerem Kettenblatt zu wählen. Außerdem riet der Hersteller davon ab, ovale (Biopace) und runde Kettenblätter am selben Kurbelsatz gemischt einzusetzen.[2]

Markenrecht[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Marke BIOPACE wurde von Shimano beim Deutschen Patent- und Markenamt am 7. Juni 1983 für die Klasse 12 (Fahrräder und deren Teile) und am 9. August 1983 für die Klasse 28 (Turn- und Sportgeräte) eingetragen. Beide Marken sind mittlerweile nicht mehr in Kraft.[3][4]

Ähnliche/Aktuelle Konzepte und Weiterentwicklungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Idee ovaler Kettenräder gab es bereits in den frühen 20er Jahren, sie wurde immer wieder aufgegriffen, konnte sich aber nie durchsetzen. Erst mit Biopace wurde eine nennenswerte Verbreitung erreicht. Das Konzept der Kettenblätter mit variablem Durchmesser wurde in den 1990er und 2000er Jahren von anderen Herstellern weitergeführt. Von Biopace unterscheiden sie sich u. a. dadurch, dass bei größter Kraftentfaltung, d. h. bei waagrechter Pedalstellung der maximale Kettenblattdurchmesser wirksam wird, da dieser genau senkrecht zum Kurbelarm steht und nicht versetzt wie bei Biopace. Asymmetrische Kettenblätter finden aktuell vereinzelt auch im Triathlon und Profiradsport Einsatz.

  • Stronglight produziert seit den 1990er-Jahren ovale Kettenblätter, aktuell unter dem Namen O.SYMETRIC. Die z. B. im Zeitfahren von Bradley Wiggins eingesetzten Kettenblätter mit 54-Zähnen haben einen zwischen umgerechnet 58 Zähnen in horizontaler Pedalposition und 50 Zähnen in vertikaler Pedalposition schwankenden Durchmesser. Durch die im Vergleich mit Biopace noch stärkere Abweichung von der Kreisform verursacht das beim Fahren eine hörbare Geräuschentwicklung.[5]
  • Die sogenannten Q-Rings-Kettenblätter der Firma ROTOR sind konstruktiv ähnlich wie Osymetric, d. h. der maximale Durchmesser liegt senkrecht zur Pedalachse. Der Grad der „Ovalität“ ist nicht fix, sondern lässt sich durch eine um ein Loch versetzte Montage in drei Stufen einstellen. In der mittleren Einstellung hat ein Kettenblatt mit 53 Zähnen einen analogen Durchmesser von umgerechnet 56 Zähnen in horizontaler Pedalposition und 51 Zähnen in vertikaler Pedalposition. Sie werden unter anderem von Bobby Julich eingesetzt.[6]
  • Auch der französische Hersteller von Antriebskomponenten, Spécialités TA, führt nicht-runde Kettenblätter in seinem Programm.[7]
Der cyfly-Antrieb bei seiner Einführung.
Die Tretkurbel eilt dem Kettenblatt zwischen 1 und 5 Uhr sowie zwischen 7 und 11 Uhr voraus und wird jeweils in den Totpunkten vom Kettenblatt eingeholt. Bei horizontaler Tretkurbelstellung (3 Uhr und 9 Uhr Stellung) soll, im Vergleich zur herkömmlichen Tretkurbel mit einer Länge von 175 mm, bei senkrechter Krafteinleitung 30 Prozent mehr Drehmoment am Kettenblatt erzeugt werden können. In dieser 3 Uhr Position beträgt die cyfly-Tretkurbellänge tatsächlich 158 mm, da das Viergelenk hinter die Tretlagerachse pendelt.
In den vertikalen Tretkurbelposition, also den Totpunkten auf 12 Uhr und 6 Uhr, wird dafür dreißig Prozent weniger Drehmoment am Kettenblatt generiert und die effektive Tretkurbellänge beträgt 177,5 mm. In dieser Tretkurbelposition wird weniger Kraft beim Pedalieren aufgebracht. Das Pedal beschreibt eine punktsymmetrische zykloide Bahnform und der Pedalweg verkürzt sich pro Pedalumdrehung um 20 Prozent. Die Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit am cyfly-Pedal zwischen 1 Uhr und 6 Uhr im Vergleich zur herkömmlichen Tretkurbel mit rundem Kettenblatt wird vom punktsymmetrischen zykloiden (ovalisiertem) Kettenblatt.[11] kompensiert. Die Winkelgeschwindigkeit entspricht in der Serieneinstellung von cyfly (cf +12°) in der Spitze, also auf 3 Uhr, der einer konventionellen Tretkurbel mit rundem Kettenblatt und ist im Minimum, also in den Totpunkten, 43 Prozent geringer als bei der herkömmlichen Tretkurbel mit rundem Kettenblatt. Angestrebt ist eine bessere Kraftübertragung mit höherer Ausgangsleistung.
Tester berichten von einem ungewohnten Fahrgefühl zu Beginn des Umstieges auf den cyfly-Antrieb.[12][13][14]
Ein Testfahrer sagt:[15]

„Das große Versprechen vom mühelosen Fahren erfüllt der Cyfly-Antrieb nicht. Ich tat mich damit bei echter Belastung schwerer als mit normalen Kurbeln. [...] Für die sportliche Nutzung sehe ich nur Nachteile [...].“

Ein Dauertest kommt zu dem Ergebnis:[16]

„Die theoretischen Vorteile der Antriebsmechanik sind in der Praxis allerdings nicht zu spüren, eher im Gegenteil: Die Summe der Reibungswiderstände in den zusätzlichen bewegten Teilen und Lagern des cyfly-Antriebs neutralisieren die mechanischen Vorteile des größeren Hebels weitgehend.“

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • DE3405791C2 – Deutsche Patentanmeldung aus dem Jahr 1984

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Der „runde Tritt“ beim Radfahren - Mythos oder Realität. Abgerufen am 16. Mai 2019.
  2. Ausschnitt aus Original-Umverpackung Shimano Biopace
  3. Registerauszug der Marke 1061314
  4. Registerauszug der Marke 1061499
  5. Osymetric.com: OSYMETRIC trails are nor oval nor elliptical this is a TwinCam (Memento des Originals vom 14. Juli 2012 im Internet Archive) i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.osymetric.com
  6. rouesartisanales.com: Rotor Q-Rings (7. Mai 2008)
  7. specialites-ta.com: Ovalution chainring (4. April 2016) (Memento des Originals vom 4. April 2016 im Internet Archive) i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/specialites-ta.com
  8. DPMAregister | Patente - Registerauskunft. Abgerufen am 15. September 2018. DPMAregister | Patente - Registerauskunft. Abgerufen am 15. September 2018. DPMAregister | Patente - Registerauskunft. Abgerufen am 15. September 2018. DPMAregister | Patente - Registerauskunft. Abgerufen am 15. September 2018.
  9. https://www.sueddeutsche.de/auto/fahrrad-test-moeve-henry-1.4358300
  10. Pedelecs: Sechs spannende E-Bike-Neuheiten für den Sommer. Abgerufen am 7. Mai 2019.
  11. DPMAregister | Patente - Registerauskunft. Abgerufen am 15. September 2018.
  12. Fahrradtest Möve Franklin: Das bringt die Cyfly-Mechanik im Alltag - manager magazin. In: manager magazin. (manager-magazin.de [abgerufen am 15. September 2018]).
  13. Test: Das Möve Franklin Pro mit Cyfly Antrieb - Das Rad neu erfunden? - Velomotion. Abgerufen am 15. September 2018 (deutsch).
  14. Christian Wüst: Ohne Strom und Motor: Schneller Radfahren mit weniger Kraft. In: Der Spiegel. 30. September 2017 (spiegel.de [abgerufen am 15. September 2018]).
  15. Magazin "Bike", Ausgabe 03/2019, Artikel "Innovations-Check Cyfly - Zu gut, um wahr zu sein?" von Robert Kühnen, S. 42.
  16. Magazin "Aktiv Radfahren", Ausgabe 3/2019, Artikel "Dauertest Möve Stuart Pro" von Jens Kockerbeck und Hartmut Ulrich, S. 94. Hartmut Ulrich schreibt dort außerdem: "Ich wollte diesen Antrieb gut finden [...]. Doch nach über 800 Testkilometern steht für mich fest: Leichtbau ist durch nichts zu ersetzen. Außer durch einen Motor.

Kategorie:Fahrradbauteil